TAAK 7
Hormonen
Planten gebruiken chemicaliën om te communiceren met de levende wereld. Planten
gebruiken ook chemicaliën voor communicatie tussen verschillende delen van de plant, wat
de respons van het hele organisme optimaliseert. Zoals eerder uitgelegd bij de
signaaltransductie keten hebben planten plasmodesmata, openingen tussen plant cellen
waar zelfs macromoleculen zoals eiwitten doorheen kunnen bewegen van cel naar cel.
Mobiele signaal moleculen (moleculen die kunnen bewegen) zijn dus hormonen en zijn
interne regulatoren voor plantengroei.
Hormoon – Een van vele typen afgescheiden chemicaliën die gevormd worden door
gespecialiseerde cellen en werken op specifieke doelcellen in andere delen van het
organisme waardoor het functioneren van die doelcellen veranderd. Deze doelcellen
herkennen de hormonen en reageren erop. Het is alleen mogelijk voor doelcellen om op
een signaal molecuul te reageren als het een specifiek receptor molecuul heeft dat kan
binden met het signaal molecuul.
Planthormonen reguleren groei, ontwikkeling en response op externe stimuli.
Planthormonen bereiken lange afstand doelen door te reizen door cellen. Het
planthormoon ethyleen (voor het rijpen van fruit en reguleert groei) is bijvoorbeeld klein
genoeg om door lucht te diffunderen en passeert door celwanden.
Planten hebben geen bloedcirculatie om hormonen te transporteren. Bovendien werken
sommige signaalmoleculen die worden beschouwd als plantenhormonen alleen lokaal. Ook
zijn er signaal moleculen in planten zoals glucose, die vaak in grotere aantallen voorkomen
in de plant dan een typisch hormoon dat doet. Maar glucose activeert ook
signaaltransductie ketens die het functioneren van planten ook veranderd, net zoals
hormonen dat doen. Daardoor noemen biologen hormonen liever plant groeiregulator. De
termen planthormoon en plant groeiregulator worden beide wel gebruikt, maar in deze
tekst gebruiken we vooral planthormonen.
Elk hormoon heeft meerdere effecten, afhankelijk van de plaats van werking, de
concentratie en het ontwikkelingsstadium van de plant. Het is vaak de interactie tussen
hormonen, en niet een hormoon alleen, dat groei en ontwikkeling controleren. Hier onder
meer daarover:
,Onderzoek fototropie: Ontdekking auxine
Het idee dat chemische boodschappers bestaan in planten ontstond in een series van
klassieke experimenten op hoe stengels reageren op licht.
Tropie (plantbewegingen) – is een groeirespons die resulteert in de buiging van hele
plantenorganen in de richting of weg van prikkels vanwege verschillende mate van cel
verlenging. Je hebt fototropie, gravitropie en thigmotropie.
Fototropie – is de groei van een plantenscheut naar het licht toe (positieve fototropie) of
van het licht weg (negatieve fototropie). Dus het buigen van een plant of een ander
organisme in reactie op het licht.
Voorbeeld in natuurlijke ecosystemen:
In natuurlijke ecosystemen kan het erg volgroeid zijn, fototropie leidt de scheut om te
groeien richting het zonlicht dat nodig is voor fotosynthese. Deze respons resulteert van een
verschil in het groeien van cellen aan tegenovergestelde kanten van de scheut; de cellen aan
de donkere kant verlengen sneller dan de cellen aan de lichte kant.
Blauwe deel in het plaatje:
Charles Darwin en zijn zoon Francis voerde experimenten uit op fototropie. Ze verwijderden
en bedekte delen van gras coleoptielen (omsluiting van de jonge scheut van een monocot
embryo) om erachter te komen welk deel licht waarneemt. Ze kwamen erachter dat een
graszaailing omhuld in zijn coleoptiel alleen richting het licht kon buigen als het topje van de
coleoptiel aanwezig was. Als de tip was verwijderd of bedekt (a en b in plaatje) kon de
coleoptiel niet buigen en groeien. Als de top was bedekt met een doorzichtig hoedje of als
de zijkant onder de top was bedekt met een ondoorzichtig schild (c en d in plaatje), dan kon
de top wel weer richting het licht groeien en had je dus wel de fototropie respons.
Dus Darwin concludeerde dat het de top van het coleoptiel was dat verantwoordelijk was
voor het waarnemen van licht. Maar ze zagen wel dat de buiging zelf niet op de top was
maar ergens daaronder (zie voorbeeld natuurlijke ecosystemen). Darwin dacht dus dat er
een signaal was dat overgedragen wordt van de top naar beneden naar het verlengende
deel van de coleoptiel.
Roze deel in het plaatje:
Later voerde Peter Boysen-Jensen ook experimenten uit. Hij liet zien dat dat signaal een
mobiel chemische stof was. Hij scheidde de top van de rest van de coleoptiel door een
blokje gelatine, waardoor er geen cellulair contact was, maar waar wel chemicaliën konden
oversteken (permeabel). De top boog naar het licht toe.
Maar als de top was gescheiden met een impermeabel barrière, dan kwam er geen
fototropie respons. Dus de conclusie is dat de substantie uit de top mobiel is.
, Deze stof noemen ze auxine (IAA), een hormoon. De term auxine is gebruikt voor elk
chemicaliën, synthetisch of niet, dat coleoptiel verlenging stimuleert. Coleoptielen buigen
richting het licht door de hogere concentratie auxine aan de donkere kant van de coleoptiel.
Auxine wordt geproduceerd in scheut topjes, en dan van cel tot cel naar beneden
getransporteerd, het kan niet de andere kant op, maar het heeft ook niks te maken met
zwaartekracht. Als je een plantje namelijk ondersteboven hangt, gaat auxine alsnog van de
top naar beneden, alleen dan andersom. Dit type transport (dus alleen een richtingsverkeer)
heet polartransport. De auxine beweegt van boven naar beneden doordat auxine
transporteiwitten in hoge concentratie aanwezig zijn aan de basale kant van de cel die het
hormoon auxine uit de cel bewegen. De auxine kan dan de apicale kant van een buurtcel in
bewegen.
Fototropie met auxine experiment: (rechterplaatje)
Het plaatje hierboven laat een experiment zien om te kijken hoe auxine de groei van een
plant beïnvloed. De twee linker planten bevatten aan de top geen auxine, eentje bevat een
agar zonder auxine ter controle. Bij deze zie je dat de plant niet groeit. Bij plant 3 zit er wel
een agar met auxine op de bovenkant, maar deze auxine is verspreid over de hele
doorsnede van de plant en daarom groeit de plant dus recht omhoog. Bij plant 4 en 5 zie je
dat de agar maar de helft van de doorsnede omvat, waardoor auxine maar in 1 van de 2
helften kan komen van de plant. Je ziet dat de plant buigt naar de kant waar geen auxine zit
(plant 4 naar links en plant 5 naar rechts). Dit komt doordat auxine de stengel langer maakt,
als er dan alleen auxine aan bijvoorbeeld de rechterkant zit (plant 4) is de stengel aan de
rechter kant langer en buigt hij dus om naar links.
Hormonen
Planten gebruiken chemicaliën om te communiceren met de levende wereld. Planten
gebruiken ook chemicaliën voor communicatie tussen verschillende delen van de plant, wat
de respons van het hele organisme optimaliseert. Zoals eerder uitgelegd bij de
signaaltransductie keten hebben planten plasmodesmata, openingen tussen plant cellen
waar zelfs macromoleculen zoals eiwitten doorheen kunnen bewegen van cel naar cel.
Mobiele signaal moleculen (moleculen die kunnen bewegen) zijn dus hormonen en zijn
interne regulatoren voor plantengroei.
Hormoon – Een van vele typen afgescheiden chemicaliën die gevormd worden door
gespecialiseerde cellen en werken op specifieke doelcellen in andere delen van het
organisme waardoor het functioneren van die doelcellen veranderd. Deze doelcellen
herkennen de hormonen en reageren erop. Het is alleen mogelijk voor doelcellen om op
een signaal molecuul te reageren als het een specifiek receptor molecuul heeft dat kan
binden met het signaal molecuul.
Planthormonen reguleren groei, ontwikkeling en response op externe stimuli.
Planthormonen bereiken lange afstand doelen door te reizen door cellen. Het
planthormoon ethyleen (voor het rijpen van fruit en reguleert groei) is bijvoorbeeld klein
genoeg om door lucht te diffunderen en passeert door celwanden.
Planten hebben geen bloedcirculatie om hormonen te transporteren. Bovendien werken
sommige signaalmoleculen die worden beschouwd als plantenhormonen alleen lokaal. Ook
zijn er signaal moleculen in planten zoals glucose, die vaak in grotere aantallen voorkomen
in de plant dan een typisch hormoon dat doet. Maar glucose activeert ook
signaaltransductie ketens die het functioneren van planten ook veranderd, net zoals
hormonen dat doen. Daardoor noemen biologen hormonen liever plant groeiregulator. De
termen planthormoon en plant groeiregulator worden beide wel gebruikt, maar in deze
tekst gebruiken we vooral planthormonen.
Elk hormoon heeft meerdere effecten, afhankelijk van de plaats van werking, de
concentratie en het ontwikkelingsstadium van de plant. Het is vaak de interactie tussen
hormonen, en niet een hormoon alleen, dat groei en ontwikkeling controleren. Hier onder
meer daarover:
,Onderzoek fototropie: Ontdekking auxine
Het idee dat chemische boodschappers bestaan in planten ontstond in een series van
klassieke experimenten op hoe stengels reageren op licht.
Tropie (plantbewegingen) – is een groeirespons die resulteert in de buiging van hele
plantenorganen in de richting of weg van prikkels vanwege verschillende mate van cel
verlenging. Je hebt fototropie, gravitropie en thigmotropie.
Fototropie – is de groei van een plantenscheut naar het licht toe (positieve fototropie) of
van het licht weg (negatieve fototropie). Dus het buigen van een plant of een ander
organisme in reactie op het licht.
Voorbeeld in natuurlijke ecosystemen:
In natuurlijke ecosystemen kan het erg volgroeid zijn, fototropie leidt de scheut om te
groeien richting het zonlicht dat nodig is voor fotosynthese. Deze respons resulteert van een
verschil in het groeien van cellen aan tegenovergestelde kanten van de scheut; de cellen aan
de donkere kant verlengen sneller dan de cellen aan de lichte kant.
Blauwe deel in het plaatje:
Charles Darwin en zijn zoon Francis voerde experimenten uit op fototropie. Ze verwijderden
en bedekte delen van gras coleoptielen (omsluiting van de jonge scheut van een monocot
embryo) om erachter te komen welk deel licht waarneemt. Ze kwamen erachter dat een
graszaailing omhuld in zijn coleoptiel alleen richting het licht kon buigen als het topje van de
coleoptiel aanwezig was. Als de tip was verwijderd of bedekt (a en b in plaatje) kon de
coleoptiel niet buigen en groeien. Als de top was bedekt met een doorzichtig hoedje of als
de zijkant onder de top was bedekt met een ondoorzichtig schild (c en d in plaatje), dan kon
de top wel weer richting het licht groeien en had je dus wel de fototropie respons.
Dus Darwin concludeerde dat het de top van het coleoptiel was dat verantwoordelijk was
voor het waarnemen van licht. Maar ze zagen wel dat de buiging zelf niet op de top was
maar ergens daaronder (zie voorbeeld natuurlijke ecosystemen). Darwin dacht dus dat er
een signaal was dat overgedragen wordt van de top naar beneden naar het verlengende
deel van de coleoptiel.
Roze deel in het plaatje:
Later voerde Peter Boysen-Jensen ook experimenten uit. Hij liet zien dat dat signaal een
mobiel chemische stof was. Hij scheidde de top van de rest van de coleoptiel door een
blokje gelatine, waardoor er geen cellulair contact was, maar waar wel chemicaliën konden
oversteken (permeabel). De top boog naar het licht toe.
Maar als de top was gescheiden met een impermeabel barrière, dan kwam er geen
fototropie respons. Dus de conclusie is dat de substantie uit de top mobiel is.
, Deze stof noemen ze auxine (IAA), een hormoon. De term auxine is gebruikt voor elk
chemicaliën, synthetisch of niet, dat coleoptiel verlenging stimuleert. Coleoptielen buigen
richting het licht door de hogere concentratie auxine aan de donkere kant van de coleoptiel.
Auxine wordt geproduceerd in scheut topjes, en dan van cel tot cel naar beneden
getransporteerd, het kan niet de andere kant op, maar het heeft ook niks te maken met
zwaartekracht. Als je een plantje namelijk ondersteboven hangt, gaat auxine alsnog van de
top naar beneden, alleen dan andersom. Dit type transport (dus alleen een richtingsverkeer)
heet polartransport. De auxine beweegt van boven naar beneden doordat auxine
transporteiwitten in hoge concentratie aanwezig zijn aan de basale kant van de cel die het
hormoon auxine uit de cel bewegen. De auxine kan dan de apicale kant van een buurtcel in
bewegen.
Fototropie met auxine experiment: (rechterplaatje)
Het plaatje hierboven laat een experiment zien om te kijken hoe auxine de groei van een
plant beïnvloed. De twee linker planten bevatten aan de top geen auxine, eentje bevat een
agar zonder auxine ter controle. Bij deze zie je dat de plant niet groeit. Bij plant 3 zit er wel
een agar met auxine op de bovenkant, maar deze auxine is verspreid over de hele
doorsnede van de plant en daarom groeit de plant dus recht omhoog. Bij plant 4 en 5 zie je
dat de agar maar de helft van de doorsnede omvat, waardoor auxine maar in 1 van de 2
helften kan komen van de plant. Je ziet dat de plant buigt naar de kant waar geen auxine zit
(plant 4 naar links en plant 5 naar rechts). Dit komt doordat auxine de stengel langer maakt,
als er dan alleen auxine aan bijvoorbeeld de rechterkant zit (plant 4) is de stengel aan de
rechter kant langer en buigt hij dus om naar links.
